[發(fā)明專利]基于心電和心音信號(hào)聯(lián)合分析的冠心病無創(chuàng)篩查系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910878850.4
• 申請(qǐng)日: 2019-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN110537910B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉常春;李晗;張明;王新沛;楊磊;曾強(qiáng);李慶雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南匯醫(yī)融工科技有限公司
• 主分類號(hào): A61B5/318
• 分類號(hào): A61B5/318;A61B7/02;A61B5/00
• 代理公司: 濟(jì)南日新專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37224
• 代理人: 王書剛

1.一種基于心電和心音信號(hào)聯(lián)合分析的冠心病無創(chuàng)篩查系統(tǒng)，其特征在于，包括：

心電信號(hào)預(yù)處理模塊，對(duì)采集的心電信號(hào)進(jìn)行帶通濾波處理，去除基線漂移和工頻干擾，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后進(jìn)行歸一化處理；

心音信號(hào)預(yù)處理模塊，對(duì)同步采集的心音信號(hào)進(jìn)行高通濾波處理，去除工頻干擾，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后進(jìn)行歸一化處理；

特征提取與選擇模塊，接收歸一化處理后的心電信號(hào)和心音信號(hào)，通過時(shí)域、頻域和時(shí)頻域分析方法提取心電信號(hào)的各域特征，通過時(shí)域、頻域、能量、熵和峰態(tài)分析方法提取心音信號(hào)的各域特征，將心電信號(hào)和心音信號(hào)的各域特征進(jìn)行融合，并利用信息增益率方法篩選出重要特征，組成電機(jī)械特征向量；

五通道信號(hào)級(jí)聯(lián)模塊，接收歸一化處理后的心電信號(hào)和心音信號(hào)，通過小波變換與重構(gòu)將心音信號(hào)分解為四頻段信號(hào)，并與心電信號(hào)合并為五通道組信號(hào)；

雙輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類模塊，包括多層感知器、深度學(xué)習(xí)模型和激活模型，多層感知器對(duì)特征提取與選擇模塊輸出的電機(jī)械特征向量進(jìn)行處理，得到特征輸出；深度學(xué)習(xí)模型對(duì)五通道信號(hào)級(jí)聯(lián)模塊的輸出進(jìn)行處理，得到信號(hào)輸出；激活模型對(duì)特征輸出和信號(hào)輸出進(jìn)行合并，并利用激活函數(shù)對(duì)合并后的輸出進(jìn)行非線性處理，得到最終的冠心病篩查結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于心電和心音信號(hào)聯(lián)合分析的冠心病無創(chuàng)篩查系統(tǒng)，其特征在于，所述特征提取與選擇模塊提取的心電信號(hào)特征包括R波、P波、Q點(diǎn)、S點(diǎn)和T波的時(shí)間和幅值信息，并根據(jù)上述信息計(jì)算出62個(gè)時(shí)域特征；利用離散傅里葉變換對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，計(jì)算出5個(gè)頻域特征；利用小波包方法對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻域分析，計(jì)算出14個(gè)時(shí)頻域特征。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于心電和心音信號(hào)聯(lián)合分析的冠心病無創(chuàng)篩查系統(tǒng)，其特征在于，所述62個(gè)時(shí)域特征的計(jì)算過程如下所述：

利用時(shí)間和幅值信息得到如下14個(gè)序列：

RR間期序列，反映相鄰R波的時(shí)間差信息；

DRR間期序列，反映RR間期序列的差分信息；

PR間期序列，反映每個(gè)心動(dòng)周期中P波與R波的時(shí)間差信息；

RT間期序列，反映每個(gè)心動(dòng)周期中R波與T波的時(shí)間差信息；

QS間期序列，反映每個(gè)心動(dòng)周期中Q點(diǎn)與S點(diǎn)的時(shí)間差信息；

QT間期序列，反映每個(gè)心動(dòng)周期中Q點(diǎn)與T波的時(shí)間差信息；

R波幅值序列，反映每個(gè)心動(dòng)周期中R波的幅值信息；

PQ幅值序列，反映每個(gè)心動(dòng)周期中P波與Q點(diǎn)的幅值比信息；

PT幅值序列，反映每個(gè)心動(dòng)周期中P波與T波的幅值比信息；

TP幅值序列，反映每個(gè)心動(dòng)周期中T波與P波的幅值比信息；

TQ幅值序列，反映每個(gè)心動(dòng)周期中T波與Q波的幅值比信息；

R信號(hào)序列，反映每個(gè)心動(dòng)周期中以R波為中心，寬度為0.7s的區(qū)段中信號(hào)的平均幅值信息；

SP信號(hào)序列，反映每個(gè)心動(dòng)周期中以S點(diǎn)為起始點(diǎn)，P波為終點(diǎn)的區(qū)段中信號(hào)的平均幅值信息；

SP信號(hào)序列，反映每個(gè)心動(dòng)周期中ST段偏離心電基線的程度信息；

計(jì)算14個(gè)序列中每個(gè)序列的最大值、最小值、平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，得到56個(gè)序列特征；計(jì)算整個(gè)心電信號(hào)的最大值、最小值、平均值、方差和標(biāo)準(zhǔn)差；利用R波的時(shí)間信息計(jì)算出心率，最終得到心電信號(hào)時(shí)域分析的62個(gè)特征。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于心電和心音信號(hào)聯(lián)合分析的冠心病無創(chuàng)篩查系統(tǒng)，其特征在于，所述5個(gè)頻域特征的計(jì)算過程為：

對(duì)處理后的心電信號(hào)進(jìn)行離散傅里葉變換，得到頻譜序列f_i；

計(jì)算頻譜序列f_i的均值avg_Sp和標(biāo)準(zhǔn)差std_Sp，進(jìn)而計(jì)算f_i的偏度Sp_skew和峰度Sp_kur；同時(shí)，計(jì)算f_i的熵值Sp_entropy，最終得到心電信號(hào)頻域分析的5個(gè)特征。